单旋翼农用无人机辅助杂交水稻制种授粉效果研究

2012～2015年采用单旋翼农用无人机分别在湖南、海南、广东杂交水稻制种基地对10个杂交组合父母本大行比制种,在不同自然风速条件下辅助授粉,通过田间花粉密度观测、母本异交结实率及制种产量考查研究授粉效果.结果表明,父母本行比6∶(40～60),单旋翼农用无人机辅助授粉的结实率和产量可达到甚至高于人工辅助授粉,说明单旋翼农用无人机可用于杂交水稻制种辅助授粉,促进制种全程机械化.     

单旋翼油动无人施药直升机悬停状态下风场下洗气流分布规律研究

无人施药直升机,具有机动灵活、无需专用起降场地、对飞行空域要求低等优点,在我国航空植保中已经初步得到应用。相关文献中通过实验证明,单旋翼无人直升机施药装备进行水稻、玉米等病虫害的防治,在旋翼产生的下洗气流的辅助作用下,药液的沉积率和穿透率都大大提高,尤其是在水稻生长分蘖期和玉米生长穗期(封行)以后,防效优于常规地面机具。风场的有效覆盖范围、下洗气流风速的大小,对机载施药装备的装配布局以及施药效果有着直接的影响。该文采用计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD),对油动单旋翼直升机悬停状态时5、6、7m高度下的旋翼所产生的风场进行了模拟分析,重点研究了风场中对农药喷洒作业过程中主要影响雾滴沉积分布的下洗气流分布规律,并设计了一套农用无人机风场测量装备,并以单旋翼油动无人机为测试对象,对旋翼产生的风场进行了测试验证。试验中,将无人机升至距离地面5、6和7m,采用"米-环形放射状布点法",纵向(Z轴向)、径向(从原点O至与Z轴垂直面上的测量点)均以主旋翼中轴和地面相交处为圆心、0.5m为一步长,径向以45°夹角分隔测量8个方向,垂直向和径向布置测量点,测量范围以主旋翼中轴为圆心、旋翼旋转覆盖面为主。以5m高度时风场下洗气流风速数据为例进行了充分讨论,模拟结果和试验测量结果显示:随着高度的增大同一纵向剖面上风速变化总体趋势是由大变小再迅速变大,并在1m左右高度处出现下洗气流风速极小值区间,在2m左右高度处出现下洗气流风速值极大值区间;随着径向距离的增加同一径向上风速变化总体趋势是先由小变大,再由大变小,下洗气流最大测量值为11.37m/s,风速值较大区间为径向0.5~1.5m之间;接近地面(高度0.5m处)的风速变化规律不明显。对8个方向5个测量高度的试验数据进行标准差对比,结果表明标准差总体不大于0.6m/s;以测量数据为依据,计算了模拟数据与测量数据间的误差,结果表明整体最大相对误差限介于0.3~0.7之间,验证了模拟数据的可信度;结合模拟数据和实验测量数据,采用高次多项式拟合,测量高度超过1m以上时,多项式拟合决定系数R2达到或超过0.75,说明拟合方程具有参考价值,0.5m以下测量高度,多项式拟合决定系数R2值较小,介于0.4~0.7之间不等。研究将为单旋翼无人机航空施药提供优化依据。     

多旋翼无人机辅助杂交水稻制种授粉效果研究

2021年采用多旋翼无人机对5个杂交组合父母本大行比制种,在不同行比、不同无人机飞行速度条件下辅助授粉,通过制种产量、收益分析研究授粉效果。结果表明,父母本行比5∶24、无人机飞行速度3.5 m/s的无人机辅助授粉产量可达到人工辅助授粉水平,效益显著高于人工辅助授粉方式,说明多旋翼无人机辅助授粉可用于杂交水稻制种生产,促进制种全程机械化。     

单旋翼农用无人机辅助杂交水稻制种授粉效果研究（英文）

2012~2015年采用单旋翼农用无人机分别在湖南、海南、广东杂交水稻制种基地对10个杂交组合父母本大行比制种,在不同自然风速条件下辅助授粉,通过田间花粉密度观测、母本异交结实率及制种产量考查研究授粉效果。结果表明,父母本行比6∶(40~60),单旋翼农用无人机辅助授粉的结实率和产量可达到甚至高于人工辅助授粉,说明单旋翼农用无人机可用于杂交水稻制种辅助授粉,促进制种全程机械化。     

植保无人机航空喷施飞行质量的试验与评价

【目的】植保无人机的飞行质量是航空喷施作业效果的重要影响因素。探讨不同类型和不同控制方式的植保无人机航空喷施作业的飞行质量和作业效果,为航空喷施作业机型的选择和植保无人机技术的改进提供数据支持和指导。【方法】采用微轻型机载北斗导航定位系统,获取半自主飞行控制模式下单旋翼油动植保无人机(SoUAV)、单旋翼电动植保无人机(Se-UAV)和半自动四旋翼电动植保无人机(Saqe-UAV)以及全自主控制模式下四旋翼电动植保无人机(Faqe-UAV)的飞行轨迹和飞行参数,并对飞行质量(包括飞行参数均匀性、航线精度和航线长度均匀性)进行了分析和评价。【结果】四旋翼植保无人机飞行质量优于单旋翼植保无人机,且Faqe-UAV飞行质量优于Saqe-UAV;Faqe-UAV在整个作业区域内的飞行参数变化的均匀性最佳,飞行速度和飞行高度参数变化的均匀性分别为3.66%和4.67%;Faqe-UAV的平均飞行航线偏差最小,为0.172 m。飞行方向对Saqe-UAV飞行参数的影响显著,但对Faqe-UAV飞行参数的影响不显著;航线长度对Faqe-UAV飞行参数的影响显著,但对SaqeUAV飞行速度的影响不显著。【结论】在航空喷施作业过程中,全自主控制方式下四旋翼电动植保无人机飞行质量最佳,对药液喷施质量更有保障。     

单旋翼无人机流场分布特征及作业性能试验研究

为探究Z-3N单旋翼油动无人机在梨园进行病虫害防治作业的适用性,对其旋翼流场进行流体仿真并在梨园进行喷雾试验。结果表明:旋翼下压风场分布较为均匀,压强分布为上层>中层>下层,下层最低压强为3.54 N/m2,说明旋翼下压风场可以较好地穿透到果树下层,下层最小风速≥3 m/s,有助于雾滴到达梨树叶面叶背。单旋翼油动无人机喷雾作业后的梨树冠层雾滴沉积覆盖率上层叶面平均覆盖率为9.31%,叶背为1.34%;中层叶面平均覆盖率为10.79%,叶背为3.46%;下层叶面为2.47%;叶背为1.58%。靶标果树冠层叶面的平均体积中值直径为上层>中层>下层,叶背的平均体积中值直径为中层>上层>下层,雾滴均匀分布为中上层优于下层。田间试验表明单旋翼油动无人机的旋翼下压风场分布和药液雾滴沉积覆盖率适用于梨园的病虫害防治作业。     

无人机喷雾参数对雾滴在香梨花期冠层沉积分布的影响

为探索无人机喷雾参数对雾滴在香梨花期冠层沉积分布的影响,以密植库尔勒香梨为试材,选用四旋翼电动植保无人机为喷施器械,采用三因素（飞行高度、亩喷液量、飞行速度）三水平正交试验方法,以授粉液雾滴沉积密度、均匀性及雾滴覆盖率为评价指标,进行了无人机喷雾参数对雾滴在香梨花期冠层沉积分布的影响试验。结果表明,雾滴沉积密度和均匀性以处理6的飞行参数较优（飞行高度1.5 m、亩喷液量4.0 L/亩、飞行速度3.0 m/s）,从雾滴沉积密度极差分析结果可以看出,影响雾滴沉积密度的主要因素依次是亩喷液量、飞行高度、飞行速度。     

植保无人机水稻田间农药喷施的作业效果

【目的】测试和对比电动单旋翼与电动多旋翼植保无人机在水稻田间的作业效果。【方法】测试的植保无人机为HY-B-15L型单旋翼植保无人机(单旋翼机)和MG-1S型多旋翼植保无人机(多旋翼机)。以一定比例的罗丹明B与善思纳米农药的混合溶液作为喷施溶液,通过改变无人机作业高度和农药喷洒量进行田间喷施试验,采用荧光示踪剂法和水敏纸图像分析法获得2种无人机在不同喷施条件下喷施的雾滴在靶标上的沉积效果。按田间药效调查准则,调查不同处理下的纳米农药对水稻病虫害的防治效果。【结果】2种无人机喷施的雾滴在各采样点上的沉积量随农药喷洒量的增加而增加,当农药喷洒量为66.67和100.00 mL·hm~(–2)时,单旋翼机在各采样点上的沉积量比喷洒量为46.67 mL·hm~(–2)时的分别增加了48.50%和137.73%,多旋翼机分别增加了66.60%和111.88%。作业高度影响了无人机喷施雾滴在采样点上的沉积量和沉积均匀性,当作业高度由1.5 m增加至2.5 m时,单旋翼机喷施的雾滴在采样点上的沉积量和沉积均匀性分别降低了19.3%和53.6%、多旋翼机分别降低了48.7%和22.9%。在4种喷施条件下,单旋翼机在采样点上的沉积量比多旋翼机同条件下分别高出85.8%、26.5%、59.4%和123.4%。单旋翼机在1.5 m和46.67 mL·hm~(–2)作业条件下,农药对稻飞虱Nilaparvata lugens、稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis、稻秆潜蝇Chlorops oryzae、细菌性条纹病及稻瘟病5种水稻病虫害的防治效果最好,防效分别为87.63%、76.67%、84.08%、59.26%和82.33%;多旋翼机在1.5 m和66.67 mL·hm~(–2)作业条件下,农药对上述水稻病虫害的防治效果最好,防效分别为86.54%、78.62%、89.47%、66.67%和83.33%。【结论】2种植保无人机由于旋翼风场不同,导致雾滴沉积效果不同,单旋翼植保无人机喷施效果更好;2种无人机喷施的农药最终对水稻病虫害的防治效果无明显差异,且防治效果均达到国家防效标准。     

多旋翼植保无人机喷雾均匀性试验

为精确测试多旋翼植保无人机在不同高度、相对作业速度下的喷雾作业均匀性参数,针对河南农业大学研制的3W16-10型8轴16旋翼植保无人机,采用相对运动的方法模拟其田间作业场景,为了探究该多旋翼植保无人机喷雾作业效果,制订相应的试验方案并采用多次试验取平均值的方法安排试验,计算出在不同作业高度、相对飞行速度、喷雾压力条件下植保无人机在喷雾作业过程中线性方向各点的沉积量、均匀性,并绘制拟合曲线,建立了飞行速度、飞行高度、喷雾压力的喷雾均匀性关系模型。通过单因素试验和响应曲面法优化3W16-10型多旋翼植保无人机喷雾均匀性试验得到的最佳作业参数为:飞行高度1. 39 m,飞行速度2. 38 m/s,喷雾压力0. 5 MPa,此时沉积均匀性变异系数为0. 172,相对误差为8%。     

航空喷施与人工喷施方式对水稻施药效果比较

【目的】找出小型无人直升机航空喷施雾滴在水稻植株的沉积分布规律,并比较农用无人机航空喷施方式和人工喷施方式的不同。【方法】通过喷施试验研究了市场上主流的2种不同型号无人机(油动单旋翼和电动单旋翼小型无人直升机)、不同作业参数对水稻冠层雾滴沉积分布结果的影响,并比较了不同农用无人机航空喷施方式和人工喷施方式的效果和效率。【结果】航空喷施方式下的作业参数对雾滴沉积量和穿透性均有着相同的影响趋势,均表现出作业速度越慢,雾滴在植株间的沉积量越多,穿透性越好;作业高度越低,沉积量越多,但穿透性较差。但由于不同类型无人机旋翼风场强度的不同,油动单旋翼小型无人直升机喷施作业时作业高度对雾滴的沉积均匀性影响明显,而电动单旋翼小型无人直升机喷施作业时作业速度对雾滴的沉积均匀性影响明显。人工喷施作业的雾滴在水稻植株上、中、下3层的沉积均匀性最差,且雾滴在水稻植株间的穿透性也最差,为110.42%,人工喷施雾滴大部分都沉积在植株上层,只有3.27%的药液量到达植株的底部,而航空喷施作业有10%~30%的药液量能到达植株的底部。【结论】从不同喷施作业方式的效果和效益来看,航空喷施雾滴沉积效果优于人工喷施雾滴沉积效果,作业效率约为人工喷施方式的10倍,且成本低,效益高。     

无人机飞行参数对水稻分蘖期植保作业雾滴沉积的影响

本研究选取无人机的主要飞行参数为飞行高度、飞行速度及喷洒用量为变量,利用3WDM4-10型植保无人机开展飞行作业,利用水敏纸测定作业过程中的雾滴量,并借助雾滴分析仪和理论模型对数据进行分析,研究飞行高度、飞行速度和喷洒用量对飞行作业重量的影响。结果表明,飞行高度、飞行速度、喷液流量对雾滴沉积均有影响。其中,飞行高度在一定范围内对雾滴沉积效果影响显著,飞行速度及喷雾流量在一定范围内对雾滴沉积效果影响不显著;在飞行高度2.0 m、飞行速度5.0 m/s、喷洒用量15.0 L的飞行参数下,雾滴密度为42.62个/cm2,此效果更加适合实际的作业要求。该研究可为以后的生产实践提供参考。     

无人机喷雾雾滴分布研究

利用植保无人机系统研究雾滴沉积分布情况及田间药效。雾滴分布试验以水敏试纸为靶标,探究不同作业状态及环境下雾滴沉积分布情况。利用植保无人机开展田间飞防试验,对比田间杂草防效,分析植保无人机最佳作业状态。结果表明,飞行高度、飞行速度、喷液流量、空气湿度、温度、风速与农药雾滴沉积分布及农药药效呈正相关,其中,飞行速度、喷雾流量、温度在一定范围内对农药雾滴沉积分布及农药药效影响不显著。植保无人机田间飞防作业时,应避免高温干旱、风速较高天气,建议无人机作业状态为:飞行高度1 m,飞行速度5 m·s-1,喷液流量1 800 m L·min-1。     

四旋翼植保无人机喷雾参数对东北粳稻雾滴沉积的影响

为研究多旋翼植保无人机低空喷施作业过程中,水稻冠层雾滴沉积的分布规律,本研究在水稻冠层叶片正反面分别放置了雾滴测试卡,收集植保无人机喷洒过程中的雾滴信息。本研究使用清水代替农药来模拟喷施过程,利用雾滴沉积分析软件i DAS分析雾滴测试卡,得出植保无人机雾滴在水稻冠层的分布结果。试验结果表明:(1)植保无人机有效喷幅内旋翼下方区域的雾滴覆盖效果最好,而远离旋翼的位置,雾滴覆盖率较差。雾滴冠层覆盖率为54.86%。(2)水稻冠层雾滴扩散比为0.38,平均粒径范围处于110~140um之间,粒径大小适合用于植物病虫的防治。本研究在一定程度上说明了植保无人机雾滴在水稻冠层方向的沉积分布情况,对于利用无人机进行植保作业、提高药剂利用率、降低农药化肥污染具有指导意义。     

无人机飞行参数对水稻分蘖期植保作业中雾滴沉积的影响

植保无人机施药技术是近几年逐渐兴起的一种植保技术,解决了传统植保技术受作物长势和地理因素限制。系统地研究无人机的飞行参数对于施药效果地影响是有必要的。本研究选取无人机的主要飞行参数为飞行高度,飞行速度及亩用量为变量,利用3WDM4-10型植保无人机进行飞行作业,利用水敏纸测定作业过程中地雾滴量,并借助雾滴分析仪和理论模型对数据进行分析,得到了飞行高度,飞行单数及农药亩用量对于飞行作业地影响,得到了一定工况下最合适的作业参数,对以后的生产实际起到指导作用。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响,应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业,采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明,植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下,雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度,覆盖率最大。极差分析结果显示,作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素;而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素,当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况,对植保无人机的作业参数进行了优选,为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布,实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

下吹气流速度对杂交水稻授粉分布的影响

利用吊扇模拟直升机产生下吹气流,设计下吹气流授粉试验装置,以花粉总量、花粉密度、花粉水平分布和垂直分布为评价指标,分析下吹气流速度对杂交水稻授粉花粉分布的影响。结果表明,花粉总量、花粉水平分布和垂直分布随着下吹气流速度的增大而增大。当下吹气流速度小于1.12 m/s时,花粉传播距离为0.42 m;当下吹气流速度为3.23 m/s时,花粉总量和分布范围较下吹气流速度为1.85 m/s时明显增加,花粉总量的增量为413粒,花粉有效分布面积率增长20.35%。     

多旋翼植保无人机低空喷施作业的水稻垂直方向雾滴沉积分布探讨

多旋翼植保无人机是新兴植保机械,能够实现微量喷洒,具有雾滴传统力强、作业效率高、运行成本低、控制灵活等优势,不需要跑道,能够在全地形条件下作业,不仅能够提高农药的利用率,而且有利于避免农药中毒等恶性事件发生。通过探讨多旋翼植保无人机低空喷施作业的水稻垂直方向雾滴沉积分布特点,为合理使用多旋翼植保无人机,提高雾滴覆盖率提供参考。     

植保无人机作业参数对雾滴在火龙果树冠层沉积分布的影响

为探究多旋翼植保无人机作业参数对火龙果树冠层雾滴沉积分布的影响，应用极飞P20多旋翼植保无人机对火龙果树进行喷雾作业，采用正交试验对主要作业参数（航线方向、作业高度与作业速度）进行优选。结果表明，植保无人机对火龙果树施药在航线平行于种植行、作业高度为1.5 m (距离冠层顶部高度)、作业速度为1.5 m·s-1条件下，雾滴在火龙果树各个冠层的雾滴沉积密度，覆盖率最大。极差分析结果显示，作业速度是雾滴沉积密度和火龙果树上层雾滴覆盖率的最主要影响因素；而作业高度是火龙果树中层、下层雾滴覆盖率和雾滴分布均匀性的最主要影响因素，当作业高度为1.5 m 时雾滴分布均匀性最好。根据P20多旋翼植保无人机喷雾在火龙果树冠层的雾滴沉积分布情况，对植保无人机的作业参数进行了优选，为提高植保无人机施药雾滴在火龙果树冠层的有效沉积分布，实现所选机型在火龙果树病虫害防控中的高效应用奠定了基础。     

植保无人机旋翼对雾滴分布的影响试验研究

[目的]探究植保无人机旋翼对雾滴分布的影响。[方法]将植保无人机机体分别固定在4种不同高度下,比较旋翼工作与旋翼不工作2种状态下的雾滴分布情况。[结果]旋翼降低了雾滴沉积量,但雾滴分布更加宽泛,小型旋翼无人机作业高度在2.0 m处,雾滴沉积效果最佳。[结论]该研究可为制定植保无人机操作规范提供参考。     

小型植保无人机喷雾参数对橘树冠层雾滴沉积分布的影响

【目的】探索小型植保无人机对果树喷施作业的雾滴沉积分布效果及应用前景,研究小型植保无人机喷雾参数对橘树冠层雾滴沉积分布的影响。【方法】采用三因素(飞行高度、飞行速度、喷施流量)的正交试验,应用小型六旋翼植保无人机进行喷雾试验。【结果】根据雾滴沉积密度和雾滴沉积均匀性结果,较佳的作业参数是喷头流量1.0 L·min~(-1)、作业高度2.5 m、作业速度4 m·s~(-1),影响雾滴沉积密度的主次顺序依次为作业速度、作业高度、喷头流量;根据雾滴沉积穿透性结果,作业高度均为2.0 m的试验号2(作业速度4 m·s~(-1),喷头流量0.6 L·min~(-1))和试验号8(作业速度1 m·s~(-1),喷头流量1.0 L·min~(-1))中雾滴沉积穿透性分别为22.21%和22.41%,其雾滴覆盖密度大且穿透性较好;影响雾滴沉积穿透性的因素主次顺序为作业高度、作业速度、喷头流量。【结论】针对植保无人机旋翼风场的影响和橘树独特的树形结构,对植保无人机的作业参数进行了优选,以保证航空喷施作业雾滴在橘树冠层的有效沉积分布。本试验研究可为小型无人机对果树的合理喷施、提高喷施效率提供参考和指导。